巴彦淖尔热电厂3x260t锅炉脱硫脱硝方案设计说明.docx

1、巴彦淖尔热电厂3x260t锅炉脱硫脱硝方案设计说明巴彦淖尔紫金有色金属有限公司新建热电厂2260t/h锅炉尾气脱硫脱硝方案设计说明上海克硫环保科技股份有限公司二一二年三月第一章 概 述1.1 项目名称项目名称：巴彦淖尔紫金有色金属有限公司新建热电厂3260t/h锅炉尾气脱硫脱硝工程。1.2 项目建设性质燃煤自备热电厂配套环保项目。1.3 设计依据工程设计依据为：巴彦淖尔紫金有色金属有限公司提供的设计条件：单台260t/h锅炉烟气条件如下，共两台260t/h锅炉：烟气量：250000Nm3/h；温度：135；SO2浓度：2000mg/Nm3NOx浓度：200 mg/Nm3。1.4 系统设计指标表

2、1.1 系统设计指标序号项 目单 位数值1处理烟气量Nm3/h5000002SO2浓度 mg/Nm320003NOX浓度 mg/Nm32004脱硫效率955脱氮效率506SO2排放浓度mg/Nm31007NOX排放浓度mg/Nm31008系统压降Pa30009年运行时间h80001.5 产品及副产品脱硫脱硝装置的产品为含高浓度二氧化硫的再生气，副产品为振动筛和布袋收尘器排出的焦粉。表1.2 再生气参考成份SO2CO2O2CON2H2O尘15%13%3.0%0.3%28.7%40%0.23MPa，温差15低压蒸汽，t/h0.03180，0.5MPa液氨，kg/h60耗电量，KWh2827380V

3、计算负荷， KW3212380V第二章 活性焦联合脱硫脱硝技术介绍2.1 技术概况本工程采用先进的活性焦干法脱硫脱硝技术，国外始于20世纪60年代开始开发该技术，并于20世纪70年代进行工业示范，20世纪80年代开始工业应用。目前该技术已应用于处理各种工业废气，如燃煤锅炉烟气、烧结机烟气和垃圾焚烧烟气，涉及化工、电力、冶金等多个行业。国内活性焦烟气脱硫技术是在南京电力自动化设备总厂、贵州宏福实业开发有限总公司、中国煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院联合承担的 “十五”863计划-可资源化烟气脱硫技术项目的科研成果基础上开发的具有自主知识产权的适合我国国情的干法脱硫技术。该技术经过实验室试验、中

4、间试验和工业化应用的检验和完善，目前已成功应用于电厂锅炉、冶炼系统的烟气治理系统中。表2.1上海克硫环保科技股份有限公司活性焦干法烟气脱硫业绩表序号用户烟气类型烟气量(Nm3/h)进口 SO2(mg/Nm3)脱硫效率 (%)投运时间1贵州瓮福集团燃煤烟气200,000102869520052江西铜业集团硫酸尾气150,00012008320063江西铜业集团环集烟气450,00015008320074江西铜业集团硫酸尾气180,00015008020105贵州瓮福集团锅炉烟气300,000102869520106江西铜业集团环集烟气550,00012008020107福建紫金铜业环集烟气600

5、,000120084调试8福建紫金铜业硫酸尾气180,00076080调试9山东方泰金业硫酸尾气50,000600098调试10内蒙巴彦淖尔硫酸尾气85,000200095201111甘肃金川公司反射炉烟气200,0001428697调试12中条山集团公司硫酸尾气130,00025080设计2.2 活性焦脱硫脱硝技术的原理活性焦烟气脱硫是一种可资源化的干法烟气净化技术。该技术利用具有独特吸附性能的活性焦对烟气中的SO2进行选择性吸附，吸附态的SO2在烟气中氧气和水蒸气存在的条件下被氧化为H2SO4并被储存在活性焦孔隙内；同时活性焦吸附层相当于高效颗粒层过滤器，在惯性碰撞和拦截效应作用下，烟气中

6、的大部分粉尘颗粒在床层内部不同部位被捕集，完成烟气脱硫除尘净化。吸附SO2后的活性焦，在加热情况下，其所吸附的H2SO4与C（活性焦）反应被还原为SO2，同时活性焦恢复吸附性能，循环使用；活性焦的加热再生反应相当于对活性焦进行再次活化。吸附和催化活性不但不会降低，还会有一定程度的提高。吸附反应 Adsorption reaction: SO21/2O2H2OH2SO4解吸反应 Desorption reaction：2H2SO4C2SO2+CO2+2H2O通过催化还原机理脱除氮氧化物，脱硝率可达70%80%；通过吸附脱除二噁英，脱二噁英率可达98%；通过吸附氧化脱除重金属。具体情况为，在吸附塔

7、内喷入氨时，烟气中的 NOx在活性焦的催化作用下发生SCR还原反应生成氮气和水，实现脱硝。脱硝时主要化学过程如下：脱氮过程： NO+ NH3+1/2O* N2 +3/2H2O2NO2+4NH3+O2 3N2+6H2O2.3 工艺流程可资源化活性焦烟气脱硫脱硫脱硝系统主要由活性焦吸附脱硫脱硝装置、活性焦解吸再生装置、活性焦循环输送系统和副产品加工系统等组成。烟气通过活性焦吸附脱硫脱硝装置被净化，吸附饱和的活性焦靠重力流至解吸再生装置，通过加热使活性焦再生，释放出的高浓度SO2混合气体采用现有成熟的工艺技术可用于生产商品浓硫酸、液态SO2、结晶硫磺、硫酸铵等含硫化工产品，既可实现硫资源的有效回收利

8、用，缓解我国大量进口硫磺的现状，又能产生良好的经济效益，降低乃至全部抵消脱硫脱硝装置的运行费用；再生后的活性焦经筛选后由活性焦输送系统送入活性焦吸附脱硫脱硝装置循环使用，筛下的少量小颗粒活性焦可作为锅炉等的燃料。该技术的工艺流程见图1。图2.1 活性焦脱硫工艺简图2.4 活性焦脱硫脱硝技术的特点（1）减排：脱硫效率高，同时具有良好除尘效果，无废水、废渣、废气等产生，不产生二次污染；（2）节水：脱硫过程基本不耗水； （3）资源回收：该技术在减排的同时可回收硫资源，用于农药和化肥等生产； （4）对主系统影响小：脱硫过程烟气温度不降低，不需增加烟气再热系统，减轻设备腐蚀，脱硫系统运行稳定可靠；脱硫脱

9、硝塔相当于填料塔，可以冷热状态下启动；自动适应负荷变化；脱硫系统停运后维护工作量少；且系统布置灵活，可正负压运行。第三章 技术方案3.1 工程设计相关标准（1）业主提供的相关资料、数据；（2）大气污染物综合排放标准GB16297-1996（3）工业炉窑大气污染物排放标准GB 9078-1996（4）环境空气质量标准（GB3095-96）（5）工业企业厂界噪声专用标准（GB12348-2008）（6）工业企业设计卫生标准（GBZ1-2002）3.2 主要技术原则初步方案按如下原则考虑：1) 从系统稳定运行、操作方便角度考虑，本方案先上的两台锅炉烟气设计一套脱硫脱硝装置，由两个对称布置系列组成，每

10、个系列由一台脱硫脱硝塔及一台再生塔构成。后上的第三台锅炉烟气单独采用同上的一个系列脱硫脱硝装置。2) 根据新标准，烟气脱硫系统脱硫、脱硝排放浓度均小于100mg/Nm3。3) 考虑到主引风机压头余量较大，系统不设置增压风机。4) 活性焦再生过程中的热源按照电加热情况考虑。5) 本系统所需的380V电源由业主提供。6) 考虑烟气脱硫脱硝同时处理，脱硝用氨气由氨罐区提供。第四章 工艺描述4.1 概述活性焦脱硫脱硝技术是一种资源化的干法烟气脱硫脱硝技术。工艺系统主要分为：SO2吸附脱硫系统、烟气系统、活性焦再生系统、物料循环输送系统、收尘系统。烟气脱硝工艺系统主要有氨气供应系统。 4.1.1 烟气系

11、统烟气系统的作用一方面在于脱硫脱硝装置正常运行时，将待处理的烟气送入SO2吸附脱除系统，同时将净化后的烟气送入烟囱排出；另一方面，在烟气不符合设计条件时，或者脱硫脱硝装置不满足运行条件时，将烟气经旁路烟道直接送入烟囱排出。脱硫系统在原烟道上设置旁路风门，在不满足要求时切除。4.1.2 SO2吸附脱除系统活性焦吸附反应器可以采用流化床、固定床和移动床。移动床又分为错流床和顺流、逆流床。流化床由于对脱硫剂活性焦的磨损大，固定床因为烟气的粉尘和活性焦需要不断再生等不能连续操作等问题，因此活性焦脱硫吸附反应器采用移动床烟气脱硫系统设置两台脱硫脱硝塔，每台脱硫脱硝塔处理烟气量250000Nm3/h。脱硫

12、脱硝塔内包括四列吸附层、出气室以及进气室。吸附层内填充满活性焦，活性焦依靠重力缓慢向下移动，烟气错流通过吸附床。吸附饱和后的活性焦从吸附床下方料斗流出。脱硫脱硝塔采用钢结构，吸附层两侧以及布气格栅板, 格栅板一方面将吸附剂活性焦限定，另一方面让烟气通过，在进、出气室底部设置一个类似椭圆形检修门，作为人员和设备进入脱硫脱硝塔的通道；进气室中间高度位置设置一个人孔，用于进入脱硫脱硝塔，以便对格栅等塔内构件进行检修。4.1.3 活性焦再生系统活性焦再生系统完成脱硫脱硝塔吸附SO2后活性焦的再生恢复活性，并收集再生过程中产生的富含SO2的气体。烟气脱硫系统配置两台再生塔，其它设备由星型密封给料器（专利

13、产品），换热风机、SO2抽气风机等构成，其中关键设备为活性焦再生塔。再生塔由上至下分为进料段、加热段、抽气段、冷却段和排料段。加热段和冷却段均相当于一个埋管式换热器。活性焦再生时，靠重力作用，以次经过加热段、抽气段和冷却段，然后排出，风选后循环利用。活性焦在加热段被高温氮气加热到350450进行再生，加热热源为电加热。活性焦再生出的再生气由抽SO2风机经抽气段设置的抽气管网抽出，采用管道送硫酸生产工段。 4.1.4 物料循环系统物料循环系统的作用一方面在于将脱硫和再生过程连接起来，使脱硫剂活性焦实现循环运动，重复使用；另一方面，补充在脱硫过程中消耗的活性焦。要求整个过程物料破碎损耗小；检修时将

14、脱硫脱硝塔内部分活性焦导入物料循环系统的储料仓。 整个系统由集料输送机械、筛分机械、储料设备、布料溜管构成。物料循环系统具体任务有： 再生塔排出活性焦的收集、提升； 筛除粒度小于2mm左右的不合格碎焦； 合格活性焦提升至脱硫脱硝塔顶部； 将提升至脱硫脱硝塔顶部的活性焦均匀分配加入脱硫脱硝塔； 添加新活性焦；物料输送系统具有以下特点： 要求实现的功能多，如集料、筛分、提升和布料等。 物料输送过程中需避免碎料，以提高脱硫系统运行的经济性； 脱硫脱硝塔和再生塔进、出料操作需尽量减少漏气量；物料输送系统运行的稳定性对整个脱硫系统影响很大。输送、提升设备选用LD诱导式链斗机，该设备具有不破碎物料、水平输

15、送和垂直提升功能。筛分机械，选用内振式直线振动筛，具有筛分效率高，扬尘少等优点，振动筛选用HZS10型振动筛，筛网选用条形焊接筛网。物料添加采用斗提机，将库房中的活性焦转运到系统的储料仓，作为新活性焦添加暂储仓。4.1.5 除尘系统根据活性焦烟气脱硫脱硝装置物料输送系统流程，需要对LD链斗提机、振动筛、以及料仓进行抽风，确保运行环境的清洁，然后对抽取的含活性焦粉尘的气体经过除尘后排放，考虑对环境影响小，除尘后的气体通过烟道排空。物料输送系统的收尘点多，分布区域有脱硫脱硝塔顶部、设备底部和活性焦加料仓。布袋除尘器是目前工业上使用最广泛的高效除尘器，除尘效率高，且适用于各种场合。是技术成熟，国内在

16、大量使用。含尘气体温度不高于50，粉尘含量：2g/m3，除尘后气体可直接排空。4.1.6 制氮系统技术指标1. 压缩空气表压: 0.8MPa(进气压力)2. 氮 气 产 量: 800Nm3/h3. 氮 气 纯 度: 98%4. 氮气出口压力: 0.6MPa(可调)5. 露 点: -40工作原理HTN系列制氮机是根据变压吸附原理，采用高品质的碳分子筛作为吸附剂，在一定的压力下，从空气中制取氮气。经过净化干燥的压缩空气，在吸附器中进行加压吸附、减压脱附。由于动力学效应，氧在碳分子筛微孔中扩散速率远大于氮，在吸附未达到平衡时，氮在气相中被富集起来，形成成品氮气。然后减压至常压，吸附剂脱附所吸附的氧气

17、等其它杂质，实现再生。一般在系统中设置两个吸附塔，一塔吸附产氮，另一塔脱附再生，通过PLC程序自动控制，使两塔交替循环工作，以实现连续生产高品质氮气之目的。工艺流程氮机由吸附器、气动截止阀、缓冲过滤器、氮气缓冲罐、调压阀、流量计、仪表控制等部分组成。原料空气经空气压缩机增压至0.8MPa，经过压缩空气净化系统除去大量油、水、尘等其它杂质，进入吸附器。净化后的干燥纯净的原料空气，经缓冲过滤器，进入吸附器底部，气流经分布器扩散后，进入装填碳分子筛的吸附器，进行变压吸附，实行氧氮分离。氮在气相中得到富集，作为产品从上端出口再进入氮气缓冲罐、调压阀、流量计输出，废气在消音器端排出。净化系统： 高效除油

18、器、冷冻式干燥机、活性碳过滤器等；吸附系统： 缓冲储气罐、吸附器、阀门、控制器等；氮气缓冲系统： 氮气工艺罐、自动放空装置、流量计、氮气分析仪等。组件介绍1、高效除油器集旋风分离、粗过滤、精过滤三级净化于一体的过滤器，对压缩空气中的油水进行直接拦截，通过旋风分离、重力沉降、粗滤芯、精滤芯层层过滤，能更彻底地除压缩空气中的油、水、尘，经过该过滤器的压缩空气过滤精度可达0.1um，残油量小于0.01PPm。2、冷冻式压缩空气干燥机技术特点：1) 采用国际名牌制冷压缩机，运转稳定，噪音低,能耗小，安全可靠；2) 为了避免压缩空气的二次污染，在制作过程中，空气流经部分采用喷塑处理；独特气流分离设计，排

19、污更彻底；3) 结构小巧、无基础安装； 4) 先进的可编程序控制，数码显示功能一目了然；5) 采用电子排污，不易堵塞，能耗低；6) 配备RS485/RS232和联动接口，可进行过程通讯、集中监控和空压机联控；技术参数：1) 空气处理量： 45m3/min2) 出口压力露点： 1.783) 电源： 380V/50Hz4) 制冷压缩机功率： 6KW3、精密过滤器压缩空气已成为现代工业化生产中不可缺少的安全能源，但未经处理的低品质压缩空气中含有油、水、尘，对工业生产会带来极大的影响。HTJ系列精密过滤器是新一代压缩空气过滤器，达到准确去除压缩空气中的杂质、油质、液态水雾、异味的最高的净化水平。HTJ

20、系列产品具有效率高、压差小、使用寿命长，运行成本低，适用于任何空气压缩机。精密过滤器的滤芯，有过滤器“心脏”之称。HTJ过滤器使用机器打褶滤芯。它的优点过滤面积是普通卷筒式滤芯的34.5倍，并且过滤分离效果更佳，寿命更长。技术参数：1) C级油水分离器（3）2) T级主管路过滤器（1）3) A级微油雾过滤器（0.01）4) 带自动排水器5) 额定处理气量： 45Nm3/min6) 残留油量： 0.01ppm7) 过滤精度： 0.01um4、活性碳吸附器采用活性碳纤维为过滤材料，具有很强的吸附性能，去除0.01m以上的油污，使系统残余油污0.003PPm。 技术参数：1) 填 装 剂： 活性碳2

21、) 额定处理气量： 45Nm3/min3) 出气含油量： 0.003PPm5、空气缓冲罐缓和管路压力损失，平稳制氮机切换时的供气流量供气压力，起到稳定压力和储存空气的作用。技术参数：1) 容 积： 4.0m32) 介 质： 空 气3) 工作压力： 1.0MPa6、制氮机采用优质分子筛为吸附剂，利用变压吸附原理，直接从压缩空气中获得氮气。技术特点：1) 完善的流利设计，最优使用效果；2) 合理的内部构件，气流分布均匀，减轻气流高速冲击；3) 特有的分子筛保护措施，延长碳分子筛的使用寿命；4) 操作简便，运行稳定，自动化程度高，可实无人运行；5) 自动联锁氮气排空装置，保证产品氮气质量；6) 可选

22、配氮气装置流量，纯度自动调节系统，远程监控系统等；技术参数：1) 产 气 量： 800Nm3/h2) 纯 度： 98%3) 工作压力： 0.8MPa4) 出口压力： 0.6MPa(可调)5) 露 点： -407、碳分子筛变压吸附制氮机是以碳分子筛为吸附剂，利用加压吸附，降压解吸的原理从空气中吸附和释放氧气，从而分离出氮气的自动化设备。碳分子筛是一种以煤为主要原料，经过研磨、氧化、成型、碳化并经过特殊的孔型处理工艺加工而成的，表面和内部布满微孔的柱形颗粒状吸附剂，呈黑色，见左图1：碳分子筛的孔径分布特性使其能够实现 O2、N2的动力学分离，其孔型分布如右图2所示：这样的孔径分布可使不同的气体以不

23、同的速率扩散至分子筛的微孔之中，而不会排斥混合气（空气）中的任何一种气体。碳分子筛对 O2、N2的分离作用是基于这两种气体的动力学直径的微小差别，O2分子的动力学直径较小，因而在碳分子筛的微孔中有较快的扩散速率，N2分子的动力学直径较大，因而扩散速率较慢。压缩空气中的水和CO2的扩散同氧相差不大，而氩扩散较慢。最终从吸附塔富集出来的是N2和Ar的混合气。 图1 图2碳分子筛对O2、N2的吸附特性可以用平衡吸附曲线和动态吸附曲线直观表现出来：由这两个吸附曲线可以看出，吸附压力的增加，可使O2、N2的吸附量同时增大，且O2的吸附量增加幅度要大一些。变压吸附周期短，O2、N2的吸附量远没有达到平衡（

24、最大值），所以O2、N2扩散速率的差别使 O2的吸附量在短时间内大大超过 N2的吸附量。8、压紧装置在变压吸附设备中，由于分子筛是颗粒状的物质，在装填过程中，不可能装填的绝对结实。而吸附塔在交变应力的过程中，气流波动较大，分子筛存在着下沉的可能。我公司采用国家专利技术的平衡式自动压紧系统和独特的分子筛填装技术提高了整机的长期运行的可靠性。9、阀门1) 进口原装；2) 350万次使用寿命；3) 切换时间短；4) 低故障率，运行稳定；原装进口的气控角座阀具备慢关特点，由此帮助减少了水锤作用。操作头里的添料盒设计带有自洁器, 可以防止附着物对操作头密封件的伤害，保证了阀的可靠性，同时延长它的使用寿命

25、。阀盘的材料是硬质聚四氟乙烯，关断时可以达到良好的密封效果。双塔流程当中两只吸附器的周期性交替工作，是通过由程序控制器控制的电磁(气动)阀 来完成的。由于切换周期短、阀的动作频繁，因此要求所选用的阀寿命在350万次以上，并且某些阀须有双向通气的功能。确定了阀的类型之后，再根据各阀所通过的气量及一般所采用的流速确定该阀的通径和规格。表3.3 800m3/h制氮机组配置表序号名称型号规格数量备注1空压机GA-200/81台柳州阿特拉斯2空气缓冲罐1只配置按国家标准规定的压力容器文件3过滤器组E9/7/31套汉克森4冷冻式干燥器IDS-400AC1台香港IDEAS5活性碳吸附器51.21.321只S

26、INCE6自动排水器1套日本CKD7氮气缓冲罐1只配置按国家标准规定的压力容器文件8吸附剂3KT-172若干填充日本武田公司进口碳分子筛，正常使用下寿命为10年。9椰垫YD-8004只德国进口10气动角座阀2000型8只德国BURKERT公司原装进口，使用寿命为300万次。11电磁阀1/48只德国宝德12PLC控制器S7-2001套德国西门子公司原装进口13涡街流量计FA24型1只可精确记录氮气系统的瞬时流量。14氮气分析仪7999%1个上海昶艾公司提供的能准确分析氧浓度，提供精确的氮气纯度信号给控制中心。15空气扩散器KS-8002个亨特公司制造，螺旋状结构16压紧装置1套SINCE17消音器1个SINCE18压力变送器PT4011个